基于MPI的近岸不规则区域海浪嵌套模式设计及其实例应用

发布时间：2021-04-25 23:07

　　海浪灾害是最常见的海洋灾害之一，它对于人们的海洋活动、近岸工程以及人们生命财产安全等方面均产生了巨大威胁，严重影响着海洋经济的发展。深入细致地研究海浪数值预报具有重要的现实经济意义。本文基于国家海洋局第一海洋研究所开发的第三代MASNUM海浪模式，针对其复杂特征线嵌入算法的特点，进行了并行化设计，提高了计算效率。考虑到海浪模式在近岸浅水小区域中应用时的风区大小、海岸形状和水深变化等因素对海浪演变成长具有重要影响，本文采用网格嵌套方法，实现关注区域的重点加密，设计了不规则开边界的海浪嵌套模式，实现了海浪模式在任何形状边的局部海域进行嵌套模拟的灵活性和实用性，并在最大程度上减少了在不规则区域的海浪模拟因传统单重或多重矩形嵌套及网格加密带来的沉余计算量和复杂性。本文选取浙江舟山宁波附近海域为研究区域，以该区域为中心分别采用大区域、中区域和小区域开展了上述嵌套模式的三重嵌套应用，模拟了2011年该区域的海浪。其中大区域和中区域采用规则矩形开边界，而小区域的海浪模拟采用了不规则开边界，相比矩形边界的计算量减少了45%左右。大区域的模拟为中区域实验为无嵌套实验，但在模拟过程中为中区域提供相应的开边... 

【文章来源】：宁波大学浙江省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 海浪模拟和预报的研究意义
    1.2 海浪数值模式的发展和研究现状
        1.2.1 国外数值海浪模式的研究
        1.2.2 国内数值海浪模式的研究
    1.3 并行技术发展应用现状
    1.4 网格嵌套技术发展应用现状
    1.5 本文工作
2 MASNUM 海浪模式并行化不规则嵌套系统
    2.1 MASNUM 海浪模式简介
        2.1.1 风输入源函数
        2.1.2 破碎耗散源函数
        2.1.3 底摩擦耗散源函数
        2.1.4 非线性波波相互作用源函数
        2.1.5 波流相互作用源函数
        2.1.6 特征复杂线方程
        2.1.7 隐式计算格式设计
        2.1.8 主要输出参数
    2.2 MASNUM 海浪模式并行化设计
        2.2.1 MASNUM 模式的并行设计思路和实现流程
        2.2.2 区域划分
        2.2.3 并行实现细节
    2.3 MASNUM 海浪模式嵌套实现
    2.4 本章小结
3 MASNUM 海浪模式并行化嵌套系统应用实例
    3.1 浙江省舟山宁波海域简介
        3.1.1 地理概况
        3.1.2 区位条件
        3.1.3 气候条件
        3.1.4 港口航道资源
        3.1.5 海洋生物资源
    3.2 实验设计
    3.3 结果分析
        3.3.1 大区域和中区域的实验结果
        3.3.2 小区域实验结果
    3.4 本章小结
4 结论与展望
    4.1 本文主要结论
    4.2 下一步工作展望
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MPI的地下水数值模拟并行算法研究[J]. 黄林显,邵景力,崔亚莉,李玲,程汤培.  安徽农业科学. 2012(12)
[2]POM海洋模式的并行算法[J]. 李冬,刘璟,韩桂军,张学峰,王喜冬.  海洋通报. 2010(03)
[3]WAVEWATCH和SWAN嵌套模拟台风浪场的结果分析[J]. 闫涛,张宇铭,胡保全.  海洋湖沼通报. 2009(04)
[4]基于MPI的LAGFD-WAM海浪数值模式并行算法研究[J]. 王关锁,乔方利,杨永增.  海洋科学进展. 2007(04)
[5]海浪数值模式研究回顾与进展[J]. 闻斌,刘俊.  海洋预报. 2006(04)
[6]并行计算机高可用性分析与设计[J]. 刘睿涛.  计算机工程与科学. 2005(05)
[7]球坐标系下MASNUM海浪数值模式的建立及其应用[J]. 杨永增,乔方利,赵伟,滕涌,袁业立.  海洋学报(中文版). 2005(02)
[8]一个东海嵌套网格台风暴潮数值预报模式的研制与应用[J]. 于福江,张占海.  海洋学报(中文版). 2002(04)
[9]我国海浪理论及预报研究的回顾与展望[J]. 管长龙.  青岛海洋大学学报(自然科学版). 2000(04)
[10]区域和全球模式的嵌套技术及其长期积分试验[J]. 陈明,符淙斌.  大气科学. 2000(02)



本文编号：3160254